Monitoring forest phenology over Pyrenees mountains from remote sensing

Diplôme : Master RechercheThe climate change experienced over the last years, either from anthropogenic or natural causes, is modifying the biosphere in a perceptible way. Phenology, physiology, species distribution and interactions between plants are highly dependent on the climate. This study focuses on the monitoring of phenology and on its spatial and temporal dynamics in the Pyrenean forested areas. Mountains are model ecosystems as they present a thermal gradient though their altitudinal gradient. Vegetation seasonal dynamics was estimated with PVI vegetation index observed from low resolution SPOT/VEGETATION sensor (VGT) and landuse map Corinne Land Cover 2000. Spatial disaggregation of the signal was conducted with a non-parametrical statistical approach based on the Cardot et al. algorithm (2004) and applied to a mean year constructed with VGT data from 2002 to 2006. Seasonal curves of each land-use class present in each 1-km² pixel were produced. Broad-leaved forests and coniferous forests spatial variations were particularly investigated. The mean year created makes sense although atypical years were included. The method used is relevant for mapping phenological patterns along the altitudinal gradient, with a time lag of 34d/1000m. Budburst dates were then estimated over the studied area from remote sensing data. Results are consistent with groundbased measurements and previous studies. This study paves the way for further research effort on the Pyrenees Mountains, studying in parallel ground-based phenology and remote sensing data. Studies along this gradient will then allow to inform about migration or adaptation of species in response to climate changeLe changement climatique constaté ces dernières années, qu’il soit d’origine anthropique ou naturel, affecte de façon perceptible la biosphère. La phénologie, la physiologie, la distribution des espèces et les interactions entre les plantes sont très dépendant du climat. Cette étude porte spécifiquement sur le suivi de la phénologie des couverts forestiers Pyrénéens et ses variations spatiales et temporelles. Les écosystèmes de montagne sont des écosystèmes modèles car ils présentent un gradient thermique le long du gradient altitudinal. La dynamique saisonnière est estimée grâce à l’indice de végétation PVI issu des données à basse résolution du capteur satellitaire SPOT/VEGETATION (VGT) et de la base de données d’utilisation des sols Corine Land Cover. La désagrégation du signal est obtenue par une approche statistique non paramétrique à l’aide de l’algorithme de Cardot et al. (2004) appliqué à des données VGT moyennées sur 5 années successives (2002 à 2006). Les courbes phénologiques saisonnières sont ainsi obtenues pour chaque classe d’utilisation du sol présente dans un pixel d’1km². Leur variation spatiale a été particulièrement étudiée pour les forêts de feuillus et de conifères. La création d’une année moyenne est justifiée, même si des années atypiques sont incluses dans le jeu de données. Cette méthode a permis de dresser des cartes de comportements phénologiques expliqués par le gradient altitudinal, avec un décalage de 34j/1000m. La date de débourrement a été estimée à partir des données de télédétection. Les résultats concordent avec les études préalables et un suivi de la phénologie réalisé au sol. Cette étude ouvre donc la voie pour de plus amples efforts de recherche sur la phénologie des couverts forestiers Pyrénéens, en étudiant en parallèle des données de terrain et des données satellitaires. L’étude des communautés pourra peut-être alors renseigner sur l’éventuelle migration/adaptation des espèces le long de ce gradient en réponse au changement climatique